基于模糊c-均值聚类的亚热带丘陵区土壤肥力空间分异与管理分区

[目的]亚热带丘陵区地形复杂,土壤肥力空间变异大,科学地将土壤按照相似地力进行分区,是实现丘陵区土壤精确管理,优化土壤培肥技术的理论基础。[方法]研究对象位于亚热带丘陵区的典型小流域-湖南省长沙县金井镇,2009年在全镇范围内(112 km~2)密集布置946个样点采集土壤样品,以测定的土壤肥力指标为数据源,包括土壤有机碳(SOC)、全氮(TN)、全磷(TP)、速效氮(AN)、有效磷(AP)和pH,采用地统计学和模糊c-均值聚类算法,分析流域土壤肥力的空间异质性;采用主成分分析法进行土壤肥力分区,并根据数据的差异显著性和变异系数对分区结果进行验证。[结果]除pH外,流域内土壤有机碳、全氮、全磷、速效氮和有效磷均存在中等至强的空间变异,变异系数(CV)介于36%~125%。基于主成分分析和模糊c-均值聚类可将研究区划分为3个肥力管理分区:MZ1、MZ2和MZ3,分区后各土壤肥力指标的变异系数(CV)不同程度地降低,以pH变异系数降幅最小(6%),AP变异系数降幅最大(96%)。同一分区内主要土壤肥力指标趋于同质化,分区间则异质化显著(P<0.01)。分区间水稻产量差异明显,MZ1区晚稻产量和早晚稻总产量显著高于MZ2和MZ3 (P<0.01)。MZ1、MZ2和MZ3区土壤pH值分别为4.12、4.04和4.00,均属于极酸水平;SOC分别为15.15、14.38和12.24 g/kg,均处于高水平;TN也为高水平(1.56、1.48和1.34 g/kg);TP为高至很高水平(0.86、0.69和0.60 g/kg);AN则处于很低至低水平(41.08、35.33和26.16 mg/kg);AP为中低水平(8.63、4.46和3.39 mg/kg)。[结论]亚热带丘陵区地形地貌复杂,是土壤肥力空间变异较大的主要影响因素。通过土壤肥力管理分区,可有效降低区域内肥力指标的变异程度,优化复杂丘陵区耕地管理措施。本研究区域中MZ1、MZ2和MZ3区均应着重改良土壤酸化现象,提高肥料氮素利用率,避免过量施用化学氮肥;MZ1区可适当减施磷肥,避免关键生育期过量施用磷肥;MZ2和MZ3区可以考虑适量施用生物酶活化磷肥或增施有机肥,以提高作物对磷素的利用效率。

亚热带典型农业小流域井水水质季节变化与空间分布特征

井水是亚热带农业区域农民的饮用水源,其水质状况直接影响到当地农民的身体健康。本文选取亚热带典型农业小流域中井水铵态氮（NH4＋-N）、硝态氮（NO3--N）、总氮（TN）和总磷（TP）为研究对象,采用地统计学方法,分析其季节变化和空间分布特征。结果表明,研究区农户井水中NH4＋-N、NO3--N、TN和TP含量在全年4个季节的平均值分别为0.05～0.10 mg（N）·L-1、3.0～4.9 mg（N）·L-1、3.4～5.1 mg（N）·L-1和0.03～0.17 mg（P）·L-1,超标率分别为2.3%、10.4%、9.5%和7.9%。在季节动态变化上,NH4＋-N在全年变化不显著（P〉0.05）,这主要与土壤的吸附有关;而NO3--N、TN和TP均在夏季达到最高,春季最低,并且两个季节之间的变化具有显著性（P〈0.05）,这主要与农业施肥活动和降水条件有关。在空间变异性上,NH4＋-N、NO3--N、TN和TP含量在各季节的块金值与基台值的比值都为0,并且各变量在各季节的变程各不相同,说明这4个变量在各季节分别在不同尺度范围内表现出较强的空间自相关性。在空间分布上,NH4＋-N、NO3--N、TN和TP含量都具有斑块状分布,而斑块的位置、大小和形状各不相同。NO3--N和TN在全年的空间分布与研究区地形和土地利用方式有关,在东南部和西南部地势较低的水稻种植区含量较高,而在北部地势较高的林地含量较低。而NH4＋-N和TP的空间变异系数高于NO3--N和TN,这主要是由于NH4＋-N易被土壤吸附,而磷素在土壤中易被固定,迁移较困难,导致NH4＋-N和TP在不同地方的含量差异比较大。地形、水文气候条件、土壤类型、土地利用方式和农业施肥等是造成亚热带农业区域井水水质季节动态变化和空间分布格局差异的主要因素。

亚热带丘陵区人工湿地底栖动物群落特征及其对湿地植物配置的响应

人工湿地是农业面源污染生态治理的重要技术措施,底栖动物是湿地生态系统的重要组成部分,在促进氮磷污染物转化方面具有重要作用。以湖南亚热带红壤丘陵区为研究区域,通过野外小区控制试验,系统研究了3种挺水植物和1种沉水植物表流人工湿地底栖动物的群落特征及其与化学需氧量(COD)、氮磷(NP)质量浓度等水环境因子的关系,以期探讨湿地植物构成对底栖动物的影响特征。结果表明,(1)试验期内共采集到底栖动物26种,主要优势种为霍甫水丝蚓(Limnodrilus hoffmeisteri)、黄色羽摇蚊(Chironomus flaviplumus)和泉膀胱螺(Physa fontinalis),但不同季节和不同植物配置条件下底栖动物群落构成具有显著差异。(2)湿地植物对底栖动物的丰度、生物量以及物种多样性有显著影响,无植物对照湿地(CK)的底栖动物平均丰度和生物量均为最高,分别为5162 ind·m^−2和154 g·m^−2,水处理效果最好的绿狐尾藻(Myriophyllum elatinoides)湿地底栖动物平均丰度和生物量则均为最低,仅为611 ind·m^−2和73 g·m^−2,3类挺水植物湿地底栖动物平均丰度为1856-3216 ind·m^−2,平均生物量为89-124 g·m^−2。(3)春季除绿狐尾藻湿地Margalef丰富度指数(D)显著低于其它湿地外,其余均无显著差异(P>0.05),而夏季不同类型湿地间各多样性指数总体上均有显著差异(P<0.05)。(4)水体总磷(TP)、电导率(EC)和化学需氧量(COD)是影响人工湿地底栖动物群落特征的最主要环境因子,但是不同物种的主导影响因子则有所差异,其中主要优势种黄色羽摇蚊与EC呈显著正相关(P<0.05),霍甫水丝蚓与COD呈显著正相关(P<0.05),而泉膀胱螺则主要与DO呈显著正相关(P<0.05)。该研究结果对于进一步健全与完善人工湿地生态系统具有一定理论意义,对于指导人工湿地的构建与管理具有重要指导价值。

桂西北喀斯特地区植被不同演替阶段生态化学计量特征（英文）

【目的】探讨桂西北喀斯特地区植被不同演替阶段生态化学计量特征,为进一步了解植被演替过程中的养分循环和喀斯特生态系统的稳定性提供参考。【方法】通过野外样地设置、取样及室内试验,采用方差分析和相关性分析等经典统计方法对桂西北喀斯特地区四个演替阶段(草丛、灌丛、次生林和原生林)植物、凋落物和土壤的碳(C)、氮(N)和磷(P)含量、化学计量比及其相关性进行分析。【结果】植物C、N和P含量随植被正向演替呈增长趋势,凋落物的养分含量均低于植物。植物N和P再吸收率表现为原生林>灌丛>次生林>草丛。次生林中0~10 cm土壤以C和N含量最高,但灌丛以P含量最高。养分化学计量比C∶N、C∶P和N∶P在各层次中表现出一定的规律:凋落物>植被>土壤。在草丛中,植物C∶N、C∶P和凋落物C∶N最高,植物和凋落物的N∶P最低;凋落物C∶P、N∶P和植物N∶P分别出现在原生林和次生林;土壤C∶P、N∶P沿植被正向演替而增加。植物、凋落物和土壤中C、N和P含量及其化学计量比间存在显著相关(P<0.05)。【结论】土壤养分对植物养分含量影响不明显,但在植物生长过程中发挥重要作用;植物叶片N∶P受土壤N和P含量的影响;植物生长在演替阶段早期易受土壤养分限制。

优化测定表观消化率指示剂二氧化钛含量前处理方法的研究

旨在解决测定指示剂二氧化钛前处理方法描述不详细、测定结果变异系数大的问题,实现快速准确测定饲料中二氧化钛含量,以准确测定畜禽消化试验消化率,进而准确评定饲料品质。试验以秸秆饲料为研究对象,电感耦合等离子体发射光谱仪为检测仪器,优化了电热板硫酸消解法中硫酸铵用量与升温程序等条件,建立了硫酸消解-电感耦合等离子体发射光谱仪检测饲料中二氧化钛含量的方法;并比较了电热板硫酸消解、氢氟酸消解及干灰化3种前处理方法。结果表明,电热板硫酸消解法检测结果的精密度、回收率均优于氢氟酸消解法和灰化法,且钛在0~200 mg/L检测范围内,线性关系良好,相关系数为1.00;变异系数不大于1.32%;二氧化钛回收率大于97.1%。该方法简便、快捷,具有较宽的线性范围、较高的准确度和精密度,适用于消化试验中指示剂二氧化钛含量的批量测定,可为快速准确地测定养分表观消化率及评定饲料品质提供技术支撑。

水稻土微生物群落、酶活性及理化性质对有机肥、石灰连续施用的响应

【目的】探究水稻土微生物群落、酶活性及理化性质对有机肥、石灰连续施用的响应规律,为培育健康水稻土提供理论依据。【方法】于2014年冬季,选取湘东双季稻区典型酸紫泥田,分别进行了连续施用鸡粪发酵商品有机肥、生石灰的大田试验。每年早、晚稻翻耕前各撒施一次有机肥、石灰,施用量均为2.25 t/hm^(2),分别以不施有机肥、石灰的处理为对照。在处理后第3年(2017年)和第7年(2021年)晚稻黄熟期,采集表层(0—15 cm)混合土壤样品,测定土壤微生物磷脂脂肪酸(PLFAs)含量、酶活性及理化性质,筛选指示性强、响应敏感的土壤指标。基于土壤理化性质与生物学性质间的相互关系,构建结构方程模型,解析土壤PLFAs含量与酶活性对有机肥、石灰处理的响应机理。【结果】与对照相比,有机肥连施3年后,土壤革兰氏阴性菌(G^(-))PLFAs含量提高23%,革兰氏阳性菌/革兰氏阴性菌值(G^(+)/G^(-))因而降低29%;连施7年后,总PLFAs、细菌、革兰氏阳性菌(G^(+))和放线菌PLFAs含量分别提高16%、13%、28%和38%,腐生真菌PLFAs含量降低19%,而G^(-)菌PLFAs含量、G^(+)/G^(-)均与对照无显著差异。石灰连施3年后,土壤微生物类群PLFAs含量平均降低30%,连施7年后,平均降幅增至36%。有机肥施用3年后,土壤脲酶活性提高了29%;施用7年后,土壤过氧化氢酶、蔗糖酶和脲酶活性分别显著提高了63%、82%和39%。连施石灰3年,脲酶活性显著提高25%,连续施用7年则显著降低39%,对其他酶活性无显著影响。有机肥连施3、7年,土壤通气孔隙度分别增加了14%、33%,有机质总量分别增加了12%、7%,3个活性有机碳组分平均分别提高29%、69%;pH和碱解氮、有效磷、速效钾含量无显著变化;连续施用石灰3、7年,土壤pH分别提高0.6、0.6个单位,而通气孔隙度分别显著降低了47%、28%,总有机质和易氧化有机碳含量无显著变化,细颗粒有机碳含量分别提高了24%、9%,粗颗粒有机碳含量分别提高了100%、21%,施用石灰3年对速效养分含量无显著影响,施用石灰7年土壤碱解氮含量显著降低而有效磷含量显著增加。土壤物理、化学、生物学指标对连续施用有机肥的响应比值以正值为主,对连续施用石灰的响应比值以负值为主,土壤生物、化学指标对连续施用有机肥7年的响应比值较3年趋向更高正值,而对施用石灰趋向更高负值,达到17%~149%。结构方程分析结果表明,连续施用有机肥主要通过增加粗颗粒有机碳含量提升土壤易氧化有机碳,提升微生物总PLFAs含量和脲酶活性,而随着石灰累积用量的增加,降低土壤通气孔隙度、粗颗粒有机碳和碱解氮含量,降低土壤微生物总PLFAs、脲酶活性。【结论】长期连续施用有机肥可持续改善土壤通气性,增加有机质积累,提高土壤物理、化学和生物学性质,短期施用石灰有利于改善土壤物理、化学和生物学性状,但长期连续施用则降低石灰的正向效果。粗颗粒有机碳对土壤生物和化学性状响应有机肥、石灰连续施用的影响最为关键,具有预测土壤健康的潜能。

牛粪化肥配施对双季稻田CH_(4)和N_(2)O排放的影响

畜禽粪便有机肥替代化肥是实现农田化肥减施和养分循环利用的重要措施。以湖南典型红壤双季稻田系统为研究对象,采用静态箱-气相色谱法结合土壤理化和生物学性质测定,研究了水稻生长季基肥配施牛粪条件下CH_(4)和N_(2)O的排放特征及其主要影响因素。结果表明,与常规施用化肥处理相比,牛粪化肥配施显著影响CH_(4)和N_(2)O累积排放量。具体而言,两个稻季生长期内牛粪替代50%化学氮肥处理(CM)的CH_(4)累积排放量较常规氮肥处理(CON)显著提高43.2%;而CM处理N_(2)O累积排放量较CON处理显著降低45.2%。同时CM处理显著增加了土壤有机碳、土壤总氮、土壤可溶性有机碳、土壤铵态氮和硝态氮质量分数和土壤pH,但显著降低了土壤Eh。受土壤性质改变的影响,早晚稻季土壤中甲烷产生功能基因、甲烷氧化功能基因的基因拷贝数平均分别显著增加79.1%、13.0%;同时完全氨氧化细菌amoA功能基因、反硝化nirS功能基因、反硝化nosZ功能基因的基因拷贝数平均分别显著增加35.8%、50.8%、7.1%,但反硝化nirK功能基因和反硝化nosZⅡ功能基因的基因拷贝数平均分别显著降低了46.5%和17.5%。通过冗余分析发现,土壤有机碳和土壤总氮质量分数对CH_(4)平均排放通量、甲烷产生功能基因拷贝数、甲烷氧化功能基因拷贝数的影响作用最大。另外土壤有机碳、土壤铵态氮和土壤总氮质量分数对N_(2)O平均排放通量、完全氨氧化细菌amoA功能基因拷贝数、反硝化nirS功能基因拷贝数、反硝化nosZ功能基因拷贝数、反硝化nirK功能基因和反硝化nosZⅡ功能基因的基因拷贝数的影响作用最大。考虑CH_(4)和N_(2)O的总的温室效应,与CON处理相比CM处理的温室气体排放(以CO_(2)计)显著增加了41.0%。综上所述,稻田有机无机肥配施改变土壤理化和生物学性质而增加了温室气体排放,需要在稻田温室效应评估中加以考虑。

澳洲白羊与呼伦贝尔羊杂交对母羊繁殖性能及妊娠期生殖激素分泌的影响

[目的]探究澳洲白羊作为父本与呼伦贝尔母羊杂交后,对呼伦贝尔母羊繁殖效率和妊娠期生殖激素分泌的影响。[方法]选取呼伦贝尔羊母羊392只,根据配种公羊品种随机分为两组,即以澳洲白羊(n=7)为种公羊的试验组(n=139)和呼伦贝尔羊(n=13)为种公羊的对照组(n=253);母羊生产后,比较两组母羊的受胎率、流产率、双羔率等繁育性能指标以及羔羊初生重;每组选取8只母羊,采集妊娠中期(妊娠60 d)、妊娠后期(妊娠90 d)、预产期前10 d的血液样品,采用ELISA试剂盒检测血清中促卵泡素(FSH)、促黄体素(LH)、孕酮(P_(4))、雌二醇(E_(2))水平。[结果]与对照组相比,试验组母羊受胎率和实际分娩率显著(P<0.05)降低,流产率显著(P<0.05)升高,双羔率极显著(P<0.01)升高,羔羊成活率无显著(P>0.05)差异。试验组母羊所产羔羊的初生重、单羔羔羊初生重、双羔羔羊初生重与对照组相比无显著(P>0.05)差异。试验组母羊3个妊娠时间血清中FSH、LH、P_(4)和E_(2)的分泌水平与对照组相应妊娠时间相比均无显著(P>0.05)差异。对照组母羊在3个不同妊娠时间下血清中LH、FSH、E_(2)分泌水平均无显著(P>0.05)差异,但预产期前10 d血清中P_(4)分泌水平显著(P<0.05)高于妊娠中期和妊娠后期。试验组母羊妊娠后期血清中E_(2)分泌水平显著(P<0.05)高于妊娠中期和预产期前10 d,妊娠中期血清中E_(2)分泌水平显著(P<0.05)高于预产期前10 d;试验组母羊妊娠后期和预产期前10 d血清中P_(4)分泌水平显著(P<0.05)高于妊娠中期。[结论]澳洲白羊作为父本与呼伦贝尔母羊杂交可极显著提高后代的双羔率,从而提升母羊繁殖效率,说明澳洲白羊作为父本,具备一定改良呼伦贝尔繁殖性能的杂交优势。

TDR测定喀斯特地区石灰土含水量的标定研究

土壤含水量是气候、水文、土壤侵蚀等研究中的一个重要参数。TDR法因具有方便、快速、精确且不扰动土壤等优点而得到广泛应用,但因受土壤质地、容重、温度等物理因素的影响而必须对其进行标定。本研究采用室内标定(壤土)和田间标定(粗、中、细质土以及三者的组合)相结合的方式,对用TDR法测定的喀斯特地区不同质地石灰土含水量进行了标定。结果表明:(1)TDR法测定的土壤含水量比烘干法测定值要小,两者最大绝对偏差在室内标定条件下为10.6%,田间标定为12.2%;相应的相对偏差最高分别可达60.3%和32.8%。因此,必须在使用前对TDR进行标定。(2)标定后TDR法测定的土壤含水量精度明显提高,平均绝对偏差低至1.4%~3.1%;室内标定曲线精度略低于田间标定曲线。(3)不同质地组合的TDR法土壤含水量标定曲线的标定精度较高(平均绝对偏差为1.5%~2.6%),可用于不同质地土壤含水量标定。本研究结果可用于修订校正研究区及类似区域TDR法测定土壤含水量的结果。

美人蕉、梭鱼草和黄菖蒲人工湿地系统对养猪废水的脱氮特征研究

湿地植物是人工湿地系统的重要组成部分之一,不同植物构建的湿地系统有不同的脱氮特征。通过野外小区试验,以3种常见挺水植物——美人蕉(Canna indica)、梭鱼草(Pontederia cordata)、黄菖蒲(Iris pseudacorus)为研究对象,在水力停留时间为7 d时探究其对养猪废水(沼液)的脱氮特征。结果表明:3种植物湿地系统对TN、NH 4+-N和NO 3--N的去除效果均为梭鱼草>黄菖蒲>美人蕉,脱氮量分别为3.93、3.74和2.96 g·m^-2·d^-1,其中微生物转化脱氮居主导地位,分别占去除总量的66%、73%和64%,底泥吸附(13%、10%和22%)和植物吸收(21%、17%和14%)途径占比均较低。3种挺水植物在养猪废水(沼液)中均可存活,其中梭鱼草生物量较大,湿地脱氮效果最好,适合作为养猪废水(沼液)处理的先锋植物;黄菖蒲根系相对发达,低温阶段生长良好,与梭鱼草存在季节方面的互补性;美人蕉耐受能力较强,但净化能力较弱。

喀斯特白云岩地区不同土体构型土壤剖面持水导水性能研究

喀斯特区整体土层浅薄且分布不连续,土层和基岩构成了不同的土体构型剖面,而这些剖面的持水导水性能之间是否存在差异,目前尚缺乏清楚的认识。本文通过BEST单环入渗方法研究了喀斯特白云岩区三种土体构型土壤剖面(深厚土层剖面(DS)、浅薄土层剖面(SS)以及土石混合剖面(SR))的持水性能和导水性能。试验结果表明,不同土壤剖面的持水性能、导水性能主要受不同层次土壤颗粒组成特征及剖面构型影响。三种剖面表层土壤都具有较高的导水能力,以SR表层饱和导水率(Ks)最高,可达244.1 mm∙h-1,而SS表层Ks为56.8 mm·h-1。DS除表层和风化层外,土壤黏重,导水能力较弱,但是体现出较高的持水能力;SS整体导水能力较弱,持水能力较好;SR土壤疏松,整体持水、导水能力均较好,土石层导水能力相对最差而持水能力最好。就土壤有效水含量而言,SR最高,DS和SS由于土壤较黏重,有效水含量相对较低。该研究结果可为喀斯特地区植被恢复位点的选择提供科学指导和理论依据。

奶牛乳腺长链脂肪酸转运的研究进展

奶牛乳脂中的长链脂肪酸(LCFA)几乎全部来源于从消化道吸收并转运入血液的食物外源性LCFA,然后跨膜进入乳腺上皮细胞参与乳脂合成,而参与LCFA跨膜运输的脂肪酸转运蛋白有:脂肪酸转运蛋白家族(Fatty acid transport proteins,FAPTs)、脂肪酸转位酶(Fatty acid translocase,FAT/CD36)、脂肪酸结合蛋白家族(Fatty acid binding proteins,FABPs)和小窝蛋白(Caveolin proteins)。文章在综述LCFA跨膜运输研究的基础上,重点介绍4种LCFA转运蛋白的研究进展,发现在奶牛乳腺中表达的只有FAT/CD36和FABPs,而FATPs和小窝蛋白在奶牛乳腺中是否表达并参与LCFA的转运仍有待进一步研究确定。因此,应利用营养学、分子生物学和细胞生物学等方法,在体内和体外对FAT/CD36、FABPs、FATPs和小窝蛋白在泌乳期奶牛乳腺中的表达规律、作用机理进行深入研究,以探明其在乳腺LCFA转运中的作用及调控机制,并为优化乳脂组成实施的营养调控提供科学依据。

南方红壤丘陵区不同土地利用方式土壤N_(2)O排放系数研究

【目的】明确不同土地利用方式土壤氧化亚氮(N_(2)O)排放系数的差异并评估区域N_(2)O排放,为评估南方红壤丘陵区N_(2)O排放清单提供基础数据和参考依据。【方法】选择南方红壤丘陵区4种常见的土地利用方式(油茶林、旱地农田、稻田和松林),通过分析土壤不施肥与施氮肥时N_(2)O排放速率和排放量的差异,计算排放系数,并用^(15)N同位素标记方法探究硝化作用和反硝化作用对土壤排放N_(2)O的相对贡献。【结果】不同土地利用方式土壤理化性质差异明显,稻田全氮含量最高(2.22 g/kg),显著高于其他3种土地利用方式土壤(P<0.05,下同)。土壤不施肥时,N_(2)O排放速率在0~227.80μg/(kg·h),施氮量为200 kg N/ha时,N_(2)O排放速率在0~4213.27μg/(kg·h)。4种土地利用方式的土壤N_(2)O排放系数均随土壤孔隙含水量(WPFS)增加而增加,WPFS为75%时,稻田、旱地农田、油茶林和松林土壤N_(2)O排放系数分别为2.47%、0.39%、2.31%和0.91%。4种土地利用方式土壤N_(2)O排放系数主要受全氮含量影响,N_(2)O累积排放量均与潜在反硝化潜势呈显著正相关,除稻田外,其他3种土地利用方式土壤N_(2)O累积排放量也与潜在硝化势呈显著正相关,以NO_(3)^(-)-N为底物的反硝化作用对N_(2)O排放的相对贡献平均大于90.00%,远高于硝化作用。【结论】南方红壤丘陵区土壤以NO_(3)^(-)-N为底物的反硝化作用主导N_(2)O排放,施用氨基氮肥可能有效减少氮肥N_(2)O排放损失,为国家执行碳中和政策提供理论依据。

不同亚种间水稻糙米镉含量及微量元素的差异分析

【目的】探究不同亚种间粳型、籼型、爪型、亚种间杂交改良系籼粳型和籼爪型耐镉水稻品系糙米镉含量的差异,以及糙米镉含量和微量元素之间、微量元素相互间的相关关系,同时为高必需微量元素且低镉水稻品系的选育提供参考。【方法】以低镉邻近品种‘湘晚籼12号’为对照,筛选出粳型、籼型、爪型、籼粳型、籼爪型共77份相对低镉水稻品系为材料,在镉重度污染区全生育期种植,成熟期测定供试材料的糙米Cd、Zn、Mn、Cu和Fe元素含量。【结果】不同类型耐镉品系糙米镉含量为籼粳型>籼爪型>籼型>粳型>爪型;粳型、爪型水稻糙米镉含量与生育期为差异极显著正相关(P<0.01),而籼型、籼粳型、籼爪型水稻糙米镉含量与生育期无显著相关性;粳型水稻糙米Cd与Zn、Cu含量分别为差异极显著正相关,籼型水稻糙米Cd与Mn、Cu、Fe含量均为差异显著正相关(P<0.05),与Zn含量为差异显著负相关,爪型水稻糙米Cd与Zn、Cu含量分别为差异极显著、显著正相关,籼粳型水稻糙米Cd与Mn含量为差异显著正相关,籼爪型水稻糙米Cd与Zn、Mn、Cu、Fe含量无显著相关性。微量元素间的分析表明,籼型水稻糙米Zn和Cu含量、粳型水稻Mn含量、爪型水稻的Fe含量高于对应的其他类型;粳型水稻Zn与Cu的吸收为协同作用,籼型水稻Zn与Cu、Fe的吸收为拮抗作用,Cu、Fe、Mn的吸收互为协同作用,爪型水稻Fe和Mn的吸收为协同作用,籼粳型水稻Zn与Mn、Cu、Fe间及Mn与Cu、Fe间为协同作用,籼爪型水稻Zn、Mn、Cu、Fe之间互为协同作用。【结论】籼爪型水稻糙米低Cd、高Fe和Zn营养型水稻品系具有较好的培育前景。

地下水位和长期秸秆还田对土壤镉有效性及稻米镉含量的影响

稻田土壤镉(Cd)容易在水稻中积累进而通过食物链危害人体健康,地下水位和长期秸秆还田对水稻土Cd有效性及水稻Cd吸收积累特性的影响效应值得关注。以红壤性水稻土长期定位试验为对象,选取高地下水位(-20 cm)秸秆还田(HRS)、高地下水位施化肥(HCF)、低地下水位(-80 cm)秸秆还田(LRS)、低地下水位施化肥(LCF)4个处理,检测土壤有效态Cd、各形态Cd占比(BCR法)和水稻地上部Cd含量,分析地下水位和秸秆还田对土壤Cd有效性与形态转化和稻米Cd含量的影响。结果表明:相同水位长期秸秆还田增加了土壤Cd有效性,HRS和LRS处理土壤有效态Cd比HCF和LCF处理分别高49.4%和53.2%。相同施肥处理低水位土壤Cd有效性高于高水位,LCF和LRS处理土壤有效态Cd含量比HCF和HRS分别高46.5%和50.2%。RS下高水位促进残渣态Cd向可氧化态和可还原态Cd转化,化肥下高水位促进酸提取态Cd向可还原和可氧化态Cd转化。相同水位秸秆还田处理稻米Cd含量显著高于化肥处理,高水位下RS处理稻米Cd含量比化肥处理高11.6倍,低水位下则高42.3%。相同施肥处理高水位稻米Cd含量显著低于低水位;RS下高水位稻米Cd含量比低水位低57.4%,化肥下则低95.2%。逐步回归分析结果表明,土壤有效态Cd含量显著地受溶解性有机碳含量的影响,稻米和稻草Cd含量显著地受土壤有效态Cd和有效态Fe含量的影响。地下水位和长期秸秆还田通过改变土壤Cd有效性及Cd形态比例,从而影响水稻对土壤中Cd的吸收积累;高低地下水位下稻田秸秆还田提高了土壤Cd有效性和稻米Cd含量,带来了稻米Cd超标风险。

钝化材料组合对酸性土壤镉铅砷和中微量元素有效性的影响

采用土壤培养试验的方法,研究了在同等剂量下(6 g/kg土)海泡石(S)、铁锰矿粉(F)和生物炭(B)及其组合对酸性土壤镉(Cd)、铅(Pb)、砷(As)、锌(Zn)、铁(Fe)、锰(Mn)有效性的影响,以期筛选出同步钝化酸性土壤镉铅砷且对中微量元素锌铁锰有效性影响小的钝化材料组合。结果表明:海泡石、铁锰矿粉、生物炭及其组合均在一定程度上提高了土壤pH,降低了土壤中Cd、Pb和As的有效态含量,组合处理降低了土壤Cd、Pb和As有效性的效果均优于单施处理。3种钝化材料及其组合在一定程度上降低了土壤中Zn的有效态性,3种钝化材料及其大多数组合降低了土壤Fe和Mn有效性。S_(5)F_(1)B_(0)组合同步钝化土壤Cd、Pb和As效率均较高,该处理土壤有效态Cd、有效态Pb、有效态As和有效态Zn含量比CK分别降低了30.9%、84.5%、60.2%和32.5%,有效态Mn含量上升了19.9%。土壤中有效态Cd、Pb、Zn和Mn含量与pH均显著负相关。S_(5)F_(1)B_(0)组合同步钝化复合污染土壤Cd、Pb、As的效率均较高,可适当提高土壤Mn的有效性,应用时需适当补充Zn元素。

橙皮苷调控Bcl-2/Bax-Caspase3信号通路阻抑H2O2诱导的奶牛乳腺上皮细胞凋亡

【目的】探析橙皮苷对奶牛乳腺上皮细胞凋亡的阻抑效果及其分子作用机制,为其在促进奶牛乳腺器官生长发育和维持泌乳功能领域的应用提供理论依据。【方法】以1000μmol/L H_(2)O_(2)处理奶牛乳腺上皮细胞8 h构建细胞凋亡模型,再用120μg/mL橙皮苷处理24 h,然后采用CCK-8法测定奶牛乳腺上皮细胞活性,通过激光共聚焦显微镜、流式细胞仪和DNA凝胶电泳检测细胞凋亡情况,利用实时荧光定量PCR检测奶牛乳腺上皮细胞的Bcl-2、Bax和Caspase3基因表达水平,并以Western blotting检测Bcl-2、Bax和Caspase3蛋白的表达变化。【结果】与空白对照组(CK)相比,H_(2)O_(2)组奶牛乳腺上皮细胞活性极显著下降(P<0.01,下同),发生凋亡的细胞比例极显著升高,且DNA片段呈梯状条带;橙皮苷组奶牛乳腺上皮细胞活性显著升高(P<0.05,下同),且细胞凋亡程度低,发生凋亡的细胞数目较少。与H_(2)O_(2)组相比,H_(2)O_(2)+橙皮苷组奶牛乳腺上皮细胞活性显著上升,细胞凋亡比例极显著降低,且DNA片段的梯状条带减少。在Bax、Bcl-2和Caspase3基因及其蛋白表达方面,H_(2)O_(2)组奶牛乳腺上皮细胞中的Bax和Caspase3基因及其蛋白表达水平显著或极显著高于CK组,而Bcl-2基因及其蛋白表达水平较低;橙皮苷组奶牛乳腺上皮细胞的Bax和Caspase3基因及其蛋白表达水平显著低或极显著于CK组,Bcl-2基因及其蛋白表达水平则均高于CK组;与H_(2)O_(2)组相比,H_(2)O_(2)+橙皮苷组奶牛乳腺上皮细胞的Bax和Caspase3基因及其蛋白表达极显著下调,而Bcl-2基因及其蛋白表达极显著上调。【结论】橙皮苷通过Bcl-2/Bax-Caspase3信号通路阻抑H_(2)O_(2)诱导的奶牛乳腺上皮细胞凋亡,有效提高细胞活性,故推测橙皮苷对促进乳腺器官发育和维持泌乳能力具有良好的正向效应。

刺五加提取物抗仔猪断奶应激的效用

【目的】研究刺五加提取物(ASE)的抗仔猪断奶应激作用。【方法】生长试验选用96头体重相近的21日龄断奶仔猪,按体重和性别随机分为3个处理,每个处理4个重复,分别饲喂基础日粮、添加ASE日粮和添加抗生素日粮。试验期21d,观察仔猪生长性能,测定血清生化参数及相关激素水平的变化。消化试验选用6头仔公猪(同上),按2×3×3复拉丁方设计,饲喂上述3种日粮,测定营养物质的消化率。【结果】与基础日粮组相比,ASE可显著提高日增重、显著降低料肉比;提高日粮钙、总能和磷的表观消化率;提高断奶后血清低密度脂蛋白、胆固醇和葡萄糖的含量,降低血清尿素氮含量并提高血清碱性磷酸酶活性;显著提高血清游离甲状腺素T3和T4、生长激素及胰岛素样生长因子-1水平和T3/T4。【结论】ASE可调节激素分泌,提高断奶仔猪消化代谢水平,从而减缓断奶应激,促进仔猪生长。

基于DPSIR模型的湖南省生态安全评价及安全格局分析

运用驱动力—压力—状态—影响—响应(DPSIR)模型,通过构建湖南省生态安全指标评价体系,系统研究了1989-2012年间湖南省各区域生态安全状况,探讨诱发其变化的各种因子及其相互作用机制。结果表明,湖南省生态安全状况整体呈现从安全状态降为轻度预警状态的趋势,生态安全指数由0.550降至0.420,其中驱动力指数由0.140降至0.052,压力指数由0.204降至0.007,状态指数由0.092降至0.044,影响指数由0.074上升至0.220,响应指数由0.057上升至0.098。就安全格局而言,处于轻度预警状态的城市比例增大,13个城市中处于轻度预警状态的城市达9个,湘中、湘南与湘西地区生态安全度要高于长株潭地区与湘北平原湖区。生态安全状况的变化是自然与人为因素双重作用的结果,城市扩张、工农业污染、自然灾害及对资源不合理的开发是影响湖南省生态安全的关键性因素。因此,针对当前生态安全现状,从城市规划,耕地保护,经济结构调整和矿山管理4个方面提出了提升该区域生态安全的对策。

脱甲河流域水体溶解有机碳时空分布特征

以亚热带脱甲河农业小流域为研究对象,利用高温催化氧化法和顶空平衡-气相色谱法对脱甲河水系4级河段(S1、S2、S3和S4)溶解有机碳(DOC)浓度与环境因子进行了1年周期(2014年12月至2015年11月)的连续观测,并初步探讨了DOC浓度与环境因子间的相关关系。结果表明:脱甲河DOC浓度范围在0.46~9.54 mg·L^(-1)之间,均值为3.09±0.01 mg·L^(-1);在季节变化上,DOC浓度表现为夏季>春季>冬季>秋季;在空间分布上各级河段DOC浓度随河流级别的增加逐渐增大,变化范围为(1.36±0.07)^(4.25±0.21)mg·L^(-1),4级河段间DOC浓度出现了显著差异(P<0.01),表明外源输入可能是不同河段DOC浓度变异的主要原因;DOC浓度与河水溶存二氧化碳(CO_2)浓度、盐度、温度、溶解总固体(TDS)及电导率(EC)呈极显著正相关(P<0.01),与溶解氧(DO)呈显著负相关(P<0.05),而与pH值变化无显著关系。研究表明,不同强度的水体理化性质及外源输入是造成DOC浓度差异的主要原因,研究结果可供亚热带其他农业小流域水系DOC浓度时空分布及影响因素研究参考。